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Jul 29, 2023

Anisoprint CEO Fedor Antonov가 전하는 연속 섬유 3D 프린팅에 관한 세 가지 알려지지 않은 사실

10년의 전문 지식을 갖춘 Anisoprint는 한두 가지를 알고 있다고 해도 과언이 아닙니다.

10년의 전문 지식을 갖춘 Anisoprint는 연속 섬유 3D 프린팅에 대해 한두 가지를 알고 있다고 해도 과언이 아닙니다. 이 러시아 제조업체는 고강도 강화 부품을 제작할 수 있는 복합 섬유 공압출 3D 프린터를 전문으로 합니다. 또한 이 회사는 틈새 기술을 다양하게 적용할 수 있는 섬유 강화 소재를 개발하고 공급합니다.

우리는 7월 21일 회사 CEO인 Fedor Antonov가 제공할 교육 웹 세미나에 앞서 Anisoprint와 함께 이 주제에 대해 좀 더 자세히 알아보았습니다.

높은 섬유질이 전부는 아닙니다

복합재 제조 분야에 종사하는 엔지니어는 높은 섬유 부피 비율이 부품 강도 측면에서 큰 의미를 갖는다는 것을 알고 있을 것입니다. 예를 들어 전통적인 자동 섬유 배치 기계를 사용하여 생산할 때 대부분의 전문 및 산업용 구성 요소는 약 40% – 60%가 필요합니다. 이 기계는 접착을 유도하기 위해 압력 롤러를 사용하여 섬유 묶음과 함께 모재 시트를 체계적으로 배치합니다.

적층 가공된 복합 부품의 경우 50% 정도만 포장하면 좋지만 많은 경우에는 불가능합니다. 문제는 섬유 부피 비율이 높을수록 갇힌 공기를 밀어내기 위해 층 사이에 더 많은 통합이 필요하다는 것입니다. 이는 각 레이어가 이웃 레이어와 안정적으로 결합되도록 하려면 각 레이어 뒤에 더 많은 압력을 가해야 함을 의미합니다.

롤러의 각도 제한과 롤링되는 부품의 안정성 제한으로 인해 얇은 벽이나 돌출부와 같은 3D 프린팅 부품의 특정 부분을 통합하는 것이 어려울 수 있습니다. 이러한 압력을 가하면 복합재의 가장 최적의 형태인 격자 구조는 얇은 벽으로 구성되어 있기 때문에 생산할 수 없습니다. 따라서 섬유량이 많을수록 디자인의 자유가 더 커집니다. 이것이 3D 프린팅의 주요 이점 중 하나라는 점을 고려하면 불행한 관계입니다.

절단된 섬유 대 연속 섬유

강화 섬유는 두 가지 주요 범주, 즉 잘게 잘린 섬유와 연속 섬유로 나눌 수 있습니다. 기능적으로는 동일하게 들리지만 부품의 기계적 특성에 매우 다른 영향을 미칠 수 있습니다.

Antonov는 다음과 같이 설명합니다. "단섬유와 연속 섬유 사이에는 많은 혼동이 있습니다. 둘 다 복합재를 형성하지만 연속 섬유만 실제로 '보강재'로 볼 수 있습니다. 잘린 섬유는 단순히 방향 없이 재료 매트릭스를 채우는 반면 연속 섬유는 끝에서 끝까지 이어집니다. 같은 방향으로 배향되어 있습니다. 복합재의 강도는 섬유를 따라 있기 때문에 연속적인 섬유가 강한 부품을 얻을 수 있는 유일한 방법입니다."

그 차이는 상당합니다. Anisoprint의 자체 테스트 데이터를 살펴보면 잘게 잘린 섬유로 채워진 복합재는 순수 플라스틱보다 약 2배 더 강한 경향이 있습니다. 놀랍게도, 연속적인 섬유 충전 복합재는 강도가 약 30배 더 강할 수 있습니다. 이는 매우 뚜렷한 차이입니다.

탄소뿐만 아니라

탄소 섬유 프린팅은 종종 연속 섬유 3D 프린팅과 같은 의미로 사용됩니다. 탄소 섬유는 가장 잘 알려진 재료 중 하나이지만 강화에 사용할 수 있는 다른 재료도 있습니다. 이 기술을 활용하려는 엔지니어는 다양한 특성과 사용 사례를 갖고 있는 유리섬유, 아라미드, 현무암 및 천연 섬유에 접근할 수 있습니다.

탄소 섬유와 마찬가지로 아라미드는 부품의 강도를 높이는 것으로 알려져 있지만 우수한 충격 및 손상 내성도 추가합니다. 이는 탄소 섬유가 부여하지 않는 특성입니다.

탄소에 대한 경제적인 대안인 현무암은 비용 효율성이 핵심이지만 부품 강도가 우선순위 목록에서 그다지 높지 않은 경우 선호될 수 있습니다. Anisoprint의 복합 탄소 섬유/CCF로 강화된 플라스틱은 일반적으로 최대 860MPa의 강도를 나타냅니다. 그러나 현무암 기반 재료(CBF)로 강화된 플라스틱은 600MPa에 달하며 가격은 2/3에 불과하므로 비용 대비 더 많은 이점을 제공합니다.

현재 시장에 나와 있는 연속 섬유 3D 프린팅 기술에 대해 더 자세히 알고 싶은 독자는 여기에서 다음 주 웨비나에 등록할 수 있습니다. 연사인 Fedor Antonov는 기초 역학 박사 학위를 보유하고 있으며 복합 재료 관련 학문 및 산업 분야에서 10년 이상의 경험을 갖고 있습니다.